1、日光燈電路和功率因數(shù)提高（項(xiàng)目編號(hào)：061427-1）1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模海?）了解日光燈電路的工作原理，測(cè)量電路的元件參數(shù)。（2）了解提高功率因數(shù)的方法和意義。（3）學(xué)會(huì)使用功率因數(shù)表等測(cè)量?jī)x表。2、實(shí)驗(yàn)原理：電力系統(tǒng)中的負(fù)載大部分是感性負(fù)載，其功率因數(shù)較低，為提高電源的利用率 和減少供電線路的損耗，往往采用在感性負(fù)載兩端并聯(lián)電容器的方法，來(lái)進(jìn)行無(wú)功 補(bǔ)償，以提高線路的功率因數(shù)。日光燈電路為感性負(fù)載，其功率因數(shù)一般在0.3 0.4左右，在本實(shí)驗(yàn)中，利用日光燈電路來(lái)模擬實(shí)際的感性負(fù)載觀察交流電路的各 種現(xiàn)象。日光燈的工作原理如圖6-1所示，日光燈電路由熒光燈管、鎮(zhèn)流器和啟輝器三部分組成：（1）燈管：

2、日光燈管是一根玻璃管，它的內(nèi)壁均勻地涂有一層薄薄的熒光粉，燈管兩 端各有一個(gè)陽(yáng)極和一根燈絲。燈絲由鎢絲制成，其作用是發(fā)射電子。陽(yáng)極是兩根鎳 絲，焊在燈絲上，與燈絲具有相同的電位，其主要作用是當(dāng)它具有正電位時(shí)吸收部 分電子，以減少電子對(duì)燈絲的撞擊。此外，它還具有幫助燈管點(diǎn)燃的作用。燈管內(nèi)還充有惰性氣體（如氮?dú)猓┡c水銀蒸汽。由于有水銀蒸汽，當(dāng)管內(nèi)產(chǎn)生輝 光放電時(shí)，就會(huì)放射紫外線。這些紫外線照射到熒光粉上就會(huì)發(fā)出可見(jiàn)光。（2）鎮(zhèn)流器：它是繞在硅鋼片鐵芯上的電感線圈，在電路上與燈管相串聯(lián)。其作用為： 在日光燈啟動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生足夠的自感電勢(shì)，使燈管內(nèi)的氣體放電；在日光燈正常工作 時(shí)，限制燈管電流。不同功率的

3、燈管應(yīng)配以相應(yīng)的鎮(zhèn)流器。（3）啟輝器：它是一個(gè)小型的輝光管，管內(nèi)充有惰性氣體，并裝有兩個(gè)電極：一個(gè)是 固定電極，一個(gè)是倒“U”形的可動(dòng)電極，如圖6-3所示。兩電極上都焊接有觸頭。 倒“U”形可動(dòng)電極由熱膨脹系數(shù)不同的兩種金屬片制成。點(diǎn)燃過(guò)程：日光燈管、鎮(zhèn)流器和啟輝器的聯(lián)接電路如圖6-1所示。剛接通電源時(shí)，燈管內(nèi)氣體尚未放電，電源電壓全部加在啟輝器上，使它產(chǎn)生輝光放電并發(fā)熱， 倒“U”形的金屬片受熱膨脹，由于內(nèi)層金屬的熱膨脹系數(shù)大，雙金屬片受熱后趨于 伸直，使金屬片上的觸點(diǎn)閉合，將電路接通。電流通過(guò)燈管兩端的燈絲，燈絲受熱 后發(fā)射電子，而當(dāng)啟輝器的觸點(diǎn)閉合后，兩電極間的電壓降為零，輝光放電停止，

4、 雙金屬片經(jīng)冷卻后恢復(fù)原來(lái)位置，兩觸點(diǎn)重新分開(kāi)。為了避免啟輝器斷開(kāi)時(shí)產(chǎn)生火 花，將觸點(diǎn)燒毀，通常在兩電極間并聯(lián)一只極小的電容器。在雙金屬片冷卻后觸點(diǎn)斷開(kāi)瞬間，鎮(zhèn)流器兩端產(chǎn)生相當(dāng)高的自感電勢(shì)，這個(gè)自 感電勢(shì)與電源電壓一起加到燈管兩端，使燈管發(fā)生孤光放電，孤光放電所放射的紫 外線照射到燈管的熒光粉上，就發(fā)出可見(jiàn)光。燈管點(diǎn)亮后，較高的電壓降落在鎮(zhèn)流器上，燈管電壓只有100V左右，這個(gè)較低 的電壓不足以使啟輝器放電，因此，它的觸點(diǎn)不能閉合。這時(shí)，日光燈電路因有鎮(zhèn) 流器的存在形成一個(gè)功率因數(shù)很低的感性電路。日光燈電路的等效電路如圖6-2所 示。日光燈電路原理分析日光燈電路可以看成R、L串聯(lián)的感性電路（見(jiàn)

5、圖6-2）。以電流i為參考相量， 則電壓、電流關(guān)系為L(zhǎng)U=Ur+U+U=i（r+jX+R）= iZ其相量圖如圖6與所示。L功率因數(shù)的提高如果負(fù)載功率因數(shù)低（日光燈電路的功率因數(shù)在0.30.4），一是電源利用率不 高，二是供電線路損耗加大，因此供電部門(mén)規(guī)定，當(dāng)負(fù)載（或單位供電）的功率因 數(shù)低于0.85時(shí)，必須對(duì)其進(jìn)行改善和提高。提高功率因數(shù)的方法，除改善負(fù)載本身的工作狀態(tài)、設(shè)計(jì)合理外，由于工業(yè)負(fù) 載基本都是感性負(fù)載，因此常用的方法是在負(fù)載兩端并聯(lián)電容器組（接線方法如圖 6-1），補(bǔ)償無(wú)功功率，以提高線路的功率因數(shù)。功率因數(shù)提高的原理如圖6-5所示。3、實(shí)驗(yàn)儀器：TS-B型通用電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)，單元板4

6、、儀器介紹：1234567A&（1）空氣開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)兼做短路過(guò)載保護(hù)（2）電源輸入指示燈（3）漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)一個(gè)帶自動(dòng)脫扣裝置的四極斷路器，當(dāng)對(duì)地漏電流大于30mA時(shí)，保護(hù)開(kāi)關(guān) 自動(dòng)脫扣，斷開(kāi)電路。保護(hù)開(kāi)關(guān)上有一試驗(yàn)按鈕，檢驗(yàn)漏電開(kāi)關(guān)時(shí)，按下此按鈕 電開(kāi)關(guān)應(yīng)自動(dòng)脫扣，否則需檢修。平時(shí)使用時(shí)，不要按動(dòng)此鈕。（4）電源輸出指示指示燈分紅、綠、黃三色，燈亮?xí)r表示三相電源已接通，各電源輸出接口可 以輸出單、三相電壓。（5）三相螺旋熔斷器（6）交流電壓表指示輸出線電壓（7）電壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)與電壓表配合使用，監(jiān)視輸出線電壓的大小及對(duì)稱情況。（8）三相四線制電源輸出接插口（左側(cè)組）（9）信號(hào)源提供脈沖源和正弦信號(hào)

7、源（10 ）急停按鈕此按鈕是自鎖式，遇有緊急情況發(fā)生，按下此按鈕，切斷總控制柜接觸器線 圈電路，切斷總電源。按鈕按下后即鎖位，不會(huì)自動(dòng)復(fù)位，只有當(dāng)故障排除后， 沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)此按鈕，方可復(fù)位。特別注意：正常使用時(shí)，不要按動(dòng)此鈕！（11）三相四線電源及地線輸出接插口（右側(cè)組）（12）帶燈電源開(kāi)關(guān)它是交、直流可調(diào)電源的開(kāi)關(guān)（13）熔斷器用以保護(hù)電壓可調(diào)電源，2A保險(xiǎn)管（14）電壓調(diào)節(jié)旋鈕此旋鈕是500VA單相自耦調(diào)壓器的電壓調(diào)節(jié)旋鈕，用以提供可調(diào)的交流電 壓，與整流橋相接，可以提供可調(diào)的直流電壓。（15）交流電壓表用以監(jiān)視可調(diào)交流電源的輸出電壓（16）實(shí)驗(yàn)臺(tái)日光燈照明和實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，含啟輝器（17）交流可調(diào)電源輸出接插口實(shí)驗(yàn)屏：實(shí)驗(yàn)屏由實(shí)驗(yàn)單元板及鐵鋁結(jié)構(gòu)的框架組成。框架由方鋼管L型支架及三條 帶有滑道的鋁型材經(jīng)螺栓組合成，安放在鋁型材滑道中的單元板上，上、下取用 方便，位置移動(dòng)滑快。5、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、熟悉儀器。2、連接日光燈電路，同時(shí)接上測(cè)量?jī)x器。鎮(zhèn)流器 日光燈管3、檢查無(wú)誤后，接通電源，測(cè)量有關(guān)數(shù)據(jù)。4、測(cè)量電源電壓、燈管電壓、整流器電壓、各支路電流。5、并聯(lián)電容，觀察功率因數(shù)的變化并記錄數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表格如下電*項(xiàng)目IIDICUUDULPPDcos 6 =P/UI并聯(lián)前（0